机械制造装备

本书是机械设计制造及其自动化专业用的规划教材。课程内容主要包括金属切削机床、金属切削刀具和机床夹具三部分。书中着重介绍机械制造装备的工作原理和设计的基本知识、方法。全书共包括金属切削机床、金属切削机床典型部件、机床总体设计和传动系统设计、金属切削刀具和机床夹具等五章。本书内容简明扼要、深入浅出，注意实用性，并适当反映制造技术与装备的新技术、新动向，着重介绍数控加工技术的有关内容。本书既适用于高等工科院校机械类专业以及相关专业的教学，也可供专业技术人员参考。

序言
第3版前言
第2版前言
第1版前言
绪论1
第一章金属切削机床3
第一节机床的基本知识3
第二节车床14
第三节磨床32
第四节滚齿机插齿机36
第五节数控机床51
第六节其他机床76
习题与思考题84
第二章金属切削机床典型部件88
第一节主轴部件88
第二节支承件及导轨99
第三节自动换刀装置111
习题与思考题118
第三章机床总体设计和传动系统设计119
第一节机床总体设计119
第二节传动系统设计126
习题与思考题141
第四章金属切削刀具142
第一节概述142
第二节车刀146
第三节孔加工刀具154
第四节铣削和铣刀168
第五节螺纹刀具175
第六节齿轮刀具180
第七节磨具187
第八节自动化加工中的刀具191
习题与思考题196
第五章机床夹具197
第一节概述197
第二节工件的定位及定位元件199
第三节工件的夹紧及夹紧装置214
第四节机床夹具的其他装置及元件225
第五节机床专用夹具的设计要点229
第六节现代机床夹具的发展趋势242
习题与思考题246
参考文献251
第1章制造业与先进制造技术1
1.1制造业的发展与挑战1
1.1.1制造与制造业1
1.1.2制造业的地位与作用2
1.1.3制造业的进步与发展3
1.1.4我国机械制造业的发展与面临的挑战6
1.2先进制造技术的内涵与体系结构8
1.2.1先进制造技术提出的背景8
1.2.2先进制造技术的内涵与特征9
1.2.3先进制造技术的体系结构9
1.2.4先进制造技术的分类11
1.3先进制造技术的发展趋势13
1.3.1云制造系统13
1.3.2信息物理融合系统16
1.3.3先进制造业及各工业国家的发展对策18
1.3.4先进制造技术的发展趋势22
本章小结23
复习思考题23
第2章现代设计技术24
2.1概述24
2.1.1现代设计技术的内涵24
2.1.2现代设计技术的特征25
2.1.3现代设计技术的体系结构26
2.2计算机辅助设计技术27
2.2.1计算机辅助设计的内涵与发展27
2.2.2计算机辅助设计的关键技术29
2.2.3计算机辅助设计的研究热点31
2.3优化设计33
2.3.1优化设计的数学模型33
2.3.2优化方法的分类35
2.3.3优化设计步骤36
2.3.4优化设计实例38
2.4可靠性设计39
2.4.1基本概念39
2.4.2机械零件可靠性设计43
2.4.3机械系统可靠性设计46
2.5价值工程49
2.5.1价值工程的内涵与特征49
2.5.2价值工程的实施过程50
2.5.3价值工程的应用案例53
2.6反求工程54
2.6.1反求工程的内涵54
2.6.2反求工程的基本步骤55
2.6.3反求工程的关键技术56
2.6.4反求工程的应用举例59
2.7绿色设计60
2.7.1绿色设计产生的背景60
2.7.2绿色产品及绿色设计的定义60
2.7.3绿色设计的主要内容63
2.7.4绿色设计的基本原则63
2.7.5绿色产品实例64
本章小结65
复习思考题65
第3章先进制造工艺技术67
3.1概述67
3.1.1机械制造工艺的内涵67
3.1.2先进制造工艺的产生和发展68
3.1.3先进制造工艺技术特点70
3.2材料受迫成形工艺技术70
3.2.1精密洁净铸造成形技术70
3.2.2精确高效金属塑性成形技术72
3.2.3粉末锻造成形技术76
3.2.4高分子材料注射成形技术77
3.3超精密加工技术81
3.3.1概述81
3.3.2超精密切削加工82
3.3.3超精密磨削加工85
3.3.4超精密加工机床与设备87
3.3.5超精密加工支持环境89
3.4高速加工技术92
3.4.1高速加工的概念92
3.4.2高速加工技术的发展与应用93
3.4.3高速切削加工的关键技术94
3.4.4高速磨削加工的关键技术97
3.5增材制造技术100
3.5.1增材制造技术的基本原理100
3.5.2增材制造的主要工艺方法101
3.5.3增材制造技术的应用105
3.5.4增材制造技术存在的局限105
3.6微纳制造技术106
3.6.1微纳制造技术的概念106
3.6.2微制造工艺技术106
3.6.3纳制造工艺技术110
3.7表面工程技术112
3.7.1表面改性技术113
3.7.2表面覆层技术115
3.7.3复合表面处理技术117
3.8再制造技术118
3.8.1再制造技术的内涵和意义118
3.8.2无损拆解与绿色清洗技术120
3.8.3无损检测与寿命评估技术121
3.8.4再制造成形与加工技术122
3.9仿生制造技术125
3.9.1仿生制造技术的内涵及发展125
3.9.2仿生机构及系统制造126
3.9.3功能性表面仿生制造127
3.9.4生物组织及器官制造129
3.9.5生物加工成形制造130
本章小结132
复习思考题133
第4章制造自动化技术134
4.1概述134
4.1.1制造自动化技术的发展134
4.1.2制造自动化技术的内涵136
4.2自动化制造设备137
4.2.1数控机床137
4.2.2加工中心机床143
4.2.3柔性制造单元146
4.2.4柔性制造系统147
4.3物料运储系统自动化159
4.3.1自动运输小车159
4.3.2工业机器人161
4.3.3自动化仓库166
4.4装配过程自动化168
4.4.1装配过程自动化的现状与意义168
4.4.2自动装配工艺性分析169
4.4.3自动化装配设备174
4.5检测过程自动化179
4.5.1检测系统的作用与涉及的检测内容179
4.5.2检测系统的基本组成及工作原理180
4.5.3自动检测元件181
4.5.4制造过程自动检测监控实例182
本章小结185
复习思考题186
第5章现代企业信息管理技术187
5.1概述187
5.1.1企业信息化的内涵187
5.1.2企业信息管理技术体系188
5.1.3企业信息管理的网络环境189
5.2企业资源计划（ERP）191
5.2.1ERP的产生与发展191
5.2.2订货点法192
5.2.3MRP及闭环MRP193
5.2.4MRPⅡ198
5.2.5ERP201
5.2.6ERPⅡ204
5.3供应链管理（SCM）207
5.3.1SCM的产生背景207
5.3.2SCM的定义208
5.3.3SCM的结构体系208
5.3.4SCM的管理原理210
5.3.5SCM的发展趋势214
5.4客户关系管理（CRM）215
5.4.1CRM的产生背景215
5.4.2CRM的内涵216
5.4.3CRM的目标与客户对象217
5.4.4CRM的体系结构及功能模块218
5.4.5CRM与其他信息系统的关系220
5.5产品数据管理（PDM）221
5.5.1PDM的产生、定义与发展221
5.5.2PDM的体系结构223
5.5.3PDM的系统功能224
5.5.4PDM与ERP之间的区别和联系226
5.5.5基于PDM的应用集成228
5.6制造执行系统（MES）230
5.6.1MES的产生与定义230
5.6.2MES的角色作用231
5.6.3MES的功能模块233
5.6.4MES与其他信息系统的关系233
5.6.5ERP/MES/PCS的信息集成234
本章小结235
复习思考题236
第6章先进制造模式237
6.1计算机集成制造（CIM）237
6.1.1CIM和CIMS的概念237
6.1.2CIMS的结构组成238
6.1.3CIMS递阶控制结构242
6.1.4CIMS开放式体系结构（CIMS/OSA）243
6.1.5我国CIMS技术的发展战略245
6.2并行工程（CE）246
6.2.1并行工程概念的产生及其定义246
6.2.2并行工程的运行模式247
6.2.3并行工程的特征248
6.2.4并行工程的关键技术250
6.2.5并行工程的支持工具250
6.3精益生产（LP）251
6.3.1精益生产的提出及内涵251
6.3.2精益生产的体系结构253
6.3.3精益生产的基本原理257
6.4敏捷制造（AM）259
6.4.1敏捷制造提出的背景、内涵及其特征259
6.4.2敏捷制造企业的体系结构261
6.4.3敏捷化企业组织与管理262
6.4.4虚拟制造265
6.4.5可重构制造系统265
6.4.6敏捷制造对制造业的影响268
6.5智能制造（IM）269
6.5.1智能制造的内涵与特征269
6.5.2智能加工与智能机床271
本章小结273
复习思考题274
参考文献275

本书自2001年出版以来，得到广大教师和学生的厚爱，对教材内容提出了宝贵的意见和建议，在此深表感谢。
    本书修订后，仍保留原教材的体系和特点。内容包含金属切削机床、金属切削刀具、机床夹具三部分。有关金属切削原理和机械制造工艺学的内容划归同系列教材的《机械制造技术》中，属于手册性质的资料，则划入同系列教材的《机械工程及自动化简明设计手册》中。
    这次修订的重点放在金属切削刀具的内容上，一是增补了一些基本内容，如钻削、铣削等，二是增加必要的插图，以便于读者阅读学习。另外，对其他一些内容还做了进一步的修正和删减。
    本次修订由黄鹤汀负责；参加编写的人员有：王芙蓉、杨建明、林朝平、吴乃领、贾晓林、黄景飞。
    由于编者水平有限，难免有不妥与错误之处，敬请读者批评指正。
    编者本书自2001年出版以来，经过几年的教学实践，各兄弟院校对教材也提出了宝贵的意见和建议，有必要对教材做进一步修订。
    本书修订后，保留原教材的体系和特点。内容有金属切削机床概论及设计、金属切削刀具、机床夹具设计三部分。把金属切削原理和机械制造工艺的教学内容归到《机械制造技术》一书。属于手册性质的资料一律划入《机械工程及自动化简明设计手册》中。
    本课程学习的目的是着重掌握金属切削机床、主要工艺装备的基本知识和基本设计知识。这次修订的重点放在第五章机床夹具部分，增加了机床夹具设计的内容和实例。对第四章金属切削刀具的一些刀具内容做了增补。
    全书修订工作由黄鹤汀负责，淮海工学院杨建明修订编写了第五章机床夹具，其他各章的编者如第1版。江苏理工大学郑岳担任主审。
    由于编者水平有限，难免有不妥与错误之处，敬请读者批评指正。
    编者本书是机械工程及自动化专业的专业课教材。课程内容主要包括金属切削机床、金属切削刀具和机床夹具三部分。教学时数为55～60学时。课程学习的目的是掌握机械制造装备的基本设计知识和主要工艺装备的基本设计能力。有关工业机器人和物流系统的内容划归《机械制造自动化技术》(周骥平主编)一书，有关组合机床设计的内容可参阅机械工业出版社出版、谢家瀛主编的《组合机床设计简明手册》和扬州大学工学院研制的“组合机床多轴箱BOXCAD”。金属切削原理及机械制造工艺的内容划入《机械制造技术》(吉卫喜主编)一书。
    本书编写力求做到删繁就简、弃旧图新，着重说明机械制造装备的基本原理及基本设计知识，适当地反映当前先进制造技术与装备的发展趋势，属于手册性质的资料一律划入《机械工程自动化简明设计手册》。
    本书由黄鹤汀任主编，王芙蓉和杨建明任副主编。具体分工如下：绪论由黄鹤汀编写，第一章由黄鹤汀、王芙蓉、吴乃领、黄景飞编写，第二章由王芙蓉、吴乃领编写，第三章由王芙蓉、黄鹤汀、黄景飞编写，第四章由林朝平、贾晓林编写，第五章由杨建明编写。在统稿过程中，王芙蓉做了不少工作。
    全书由江苏理工大学郑岳教授主审。
    本书在编写过程中，得到有关院校、工厂的热情支持，并得到扬州大学教材建设资金的资助。江苏理工大学张宝荣、南京工程学院周志明对教材编写提出了许多宝贵意见，在此谨致以谢意。
    编者